DE102010061896A1

DE102010061896A1 - Anordnung einer Ölpumpe in einem Getriebe

Info

Publication number: DE102010061896A1
Application number: DE102010061896A
Authority: DE
Inventors: Uwe Firzlaff; Thomas Schneider; Peter Höbel
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-05-24
Also published as: CN102478110A; US9033107B2; CN102478110B; US20120128521A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Ölpumpe (8) und ihres Antriebes in einem ein Getriebegehäuse (2) und mindestens eine Getriebewelle (3) aufweisenden Getriebe (1), wobei die Ölpumpe (8) koaxial zu der mindestens einen Getriebewelle (3) angeordnet ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Ölpumpe (8) auf der mindestens einen Getriebewelle (3) angeordnet und durch diese antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Ölpumpe und ihres Antriebes in einem ein Getriebegehäuse und mindestens eine Getriebewelle aufweisenden Getriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Durch die DE 195 45 437 A1 der Anmelderin wurde eine als Radialkolbenpumpe ausgebildete Ölpumpe bekannt, welche auf einer gehäusefesten Leitradwelle eines Automatgetriebes angeordnet und vom Pumpenrad eines Wandlers angetrieben wird. Die Pumpe ist zwischen dem Wandler und dem Getriebeteil des Automatgetriebes angeordnet und wird über das Pumpenrad mit Motordrehzahl angetrieben. Die Radialkolbenpumpe weist einen Exzenter auf, welcher über am Pumpenrad befestigte Mitnahmefinger angetrieben wird. Innerhalb der gehäusefesten Leitradwelle ist eine (nicht dargestellte) Antriebswelle des Getriebes angeordnet, welche vom Turbinenrad des Wandlers angetrieben wird. Die Radialkolbenpumpe ist somit koaxial zu einer Getriebewelle angeordnet, jedoch nicht auf ihr befestigt. Insbesondere durch die Ausbildung als Radialkolbenpumpe ergibt sich eine in radialer Richtung große Bautiefe. Dieser Pumpenantrieb wird als Wandlerhalspumpe bezeichnet, wobei der Antrieb über den Wandlerhals auch für andere Pumpenbauarten, z. B. Innenzahnradpumpen eingesetzt wird. Infolge der Ankoppelung des Exzenters an den Motor läuft die Pumpe solange der Motor läuft, d. h. sie fördert nicht, wenn der Motor steht und sich das Fahrzeug bewegt. Diese koaxiale Anordnung wird auch als in-line-Bauweise bezeichnet.
Bekannt sind auch so genannte off-axis-Bauweisen, wie sie durch die DE 10 2006 043 047 A1 der Anmelderin und die DE 10 2008 005 239 A1 bekannt wurden. Eine als Mondsichelpumpe ausgebildete Innenzahnradpumpe ist an einer Getriebegehäusewand eines Doppelkupplungsgetriebes befestigt und benachbart zur Doppelkupplung angeordnet. Der Antrieb der Ölpumpe erfolgt vom Kupplungsgehäuse über eine Zahnradstufe auf eine Pumpenwelle. Die Achse der Pumpenwelle bzw. des Pumpenrades (des Innenrotors) ist somit parallel versetzt zur Achse der Doppelkupplung und der beiden Antriebswellen angeordnet. Diese off-axis-Bauweise beansprucht sowohl in radialer als auch in axialer Richtung relativ viel Bauraum, der nicht bei jedem Getriebe zur Verfügung steht. Die Ölpumpe wird über die Kupplungsnabe, eine Nabenglocke und eine Nabenhülse ständig mit Motordrehzahl angetrieben. Bei stehendem Motor und rollendem Fahrzeug fördert die Pumpe kein Öl. In der DE 10 2008 005 239 A1 ist in 1 das gesamte Doppelkupplungsgetriebe mit mehreren Getriebewellen dargestellt: Eine Hohlwelle ist von einer ersten Kupplung antreibbar, und eine koaxial angeordnete Vollwelle ist von einer zweiten Kupplung antreibbar; somit sind die Hohl- und die Vollwelle Antriebswellen. Darüber hinaus umfasst das Doppelkupplungsgetriebe eine Vorgelegewelle sowie eine Ritzelwelle, welche eine Abtriebswelle antreibt. Die Ölpumpe ist außerhalb des Getriebes, d. h. innerhalb eines feststehenden Gehäuses der Doppelkupplung angeordnet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art die Ölpumpe und ihren Antrieb derart im Getriebe unterzubringen, dass möglichst wenig Bauraum, insbesondere in radialer Richtung in Anspruch genommen wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ölpumpe – direkt oder mittelbar – auf einer Getriebewelle angeordnet ist und von der Getriebewelle angetrieben wird. Bei einer direkten Anordnung befindet sich die Pumpe direkt auf der Getriebewelle, während sie bei einer mittelbaren Anordnung auf einer Buchse oder einem ähnlichen hülsenförmigen Teil, welches auf die Getriebewelle aufgeschoben ist, angeordnet ist. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist, dass eine Pumpenwelle zum Antrieb der Pumpe und zusätzliche Antriebselemente wie z. B. eine Zahnradstufe entfallen. Daraus resultiert ein erheblicher Bauraumvorteil, insbesondere in radialer Richtung der Getriebewelle.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Pumpe ein Antriebselement, beispielsweise ein Pumpenrad oder einen Exzenter auf, welches über mindestens ein Mitnahmeelement mit der Getriebewelle verbunden ist. Bevorzugt sind die Mitnahmeelemente als Wälzkörper und insbesondere als Kugeln ausgebildet. Durch die Wälzkörper wird einerseits eine formschlüssige Drehverbindung zwischen Getriebewelle und Antriebselement der Pumpe hergestellt und andererseits eine Zentrierung des Antriebselementes auf der Getriebewelle bewirkt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Getriebewelle und das Antriebselement jeweils Längsnuten, d. h. in Axialrichtung der Getriebewelle verlaufende Nuten auf, deren Querschnitt der Form der Wälzkörper entspricht. Die Längsnuten der Getriebewelle und des Antriebselementes der Pumpe nehmen die Kugel teilweise auf und bilden somit die formschlüssige Drehverbindung. Gleichzeitig wird der Vorteil erreicht, dass das Antriebselement der Pumpe gegenüber der Getriebewelle axial verschiebbar ist. Dadurch können beim Betrieb des Getriebes auftretende Axialbewegungen der Getriebewelle ausgeglichen werden, d. h. unzulässige Beanspruchungen in Axialrichtung werden von der Pumpe ferngehalten.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Getriebewelle eine Buchse, d. h. einen Hohlkörper, welcher auf die Getriebewelle aufgeschoben und drehfest mit ihr verbunden ist. In diesem Falle sind die Längs- oder Axialnuten auf der Außenfläche der Buchse angeordnet. Eine derartige Buchse kann aus konstruktiven Gründen erforderlich sein. Vorteilhaft bei einer Anordnung der Pumpe auf einer Buchse, also einer mittelbaren Anordnung auf der Getriebewelle ist auch, dass die Axialnuten einfacher herstellbar sind. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass die Zwischenhülse oder ein mit ihr integrierter Abtriebsflansch zur Fixierung eines Lagers auf der Getriebewelle verwendet werden können.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Kugeln in einem Käfigring gehalten, welcher sich auf der Getriebewelle oder der Buchse abstützt und gleichzeitig das Antriebselement zentriert. Darüber hinaus werden durch den Käfigring eine Positionierung der Kugeln und eine verbesserte Montage erreicht.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Pumpe als Rollenzellenpumpe ausgebildet. Daraus ergibt sich der Vorteil einer in radialer Richtung besonders gedrungenen Bauweise, da die zwischen Pumpenrad und Pumpengehäuse angeordneten Rollen nur einen relativ geringen Durchmesser aufweisen. Daher ist auch der Gesamtdurchmesser des Pumpengehäuses relativ gering. Alternativ sind jedoch auch andere Bauarten von Ölpumpen, wie z. B. Innenzahnrad- oder Flügelzellenpumpen möglich – je nachdem wie viel radialer Bauraum zur Verfügung steht.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpe ein Pumpengehäuse auf, welches im Getriebegehäuse aufgenommen und axial fixiert ist. Damit entfallen zusätzliche Befestigungselemente für das Pumpengehäuse.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Pumpengehäuse benachbart zu einem Wellenlager angeordnet und wird über eine Tellerfeder abgestützt, wobei die Tellerfeder zwischen dem Außenring des Lagers und dem Getriebegehäuse eingespannt ist. Damit wird der Vorteil erreicht, dass in der Getriebewelle auftretende Axialkräfte nicht auf das Pumpengehäuse übertragen, sondern direkt in das Getriebegehäuse eingeleitet werden. Das Pumpengehäuse ist somit von Axialkräften entkoppelt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Getriebewelle als Antriebswelle, Vorgelegewelle oder Abtriebswelle ausgebildet sein. Bei Anordnung der Pumpe auf einer Vorgelege- oder Abtriebswelle ergibt sich der Vorteil, dass die Pumpe bei abgeschaltetem Motor und fahrendem Fahrzeug weiter angetrieben wird und somit Öl fördert. Dies kann beim Abschleppen eines Fahrzeuges vorteilhaft sein. Die erfindungsgemäße Pumpenanordnung kann auch als zusätzliche Pumpe zur Förderung eines speziellen Ölkreislaufes vorteilhaft sein.
Das Getriebe kann als Handschaltgetriebe, als Doppelkupplungsgetriebe oder als Automatgetriebe mit hydrodynamischem Wandler ausgebildet sein. Es ergeben sich die o. g. Vorteile.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
1 einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Pumpenanordnung auf einer Getriebewelle und
2 einen Radialschnitt durch die Pumpenanordnung gemäß 1.
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Getriebe 1, welches vorzugsweise als Doppelkupplungsgetriebe entsprechend der eingangs genannten DE 10 2008 005 239 A1 ausgebildet ist. Das Getriebe 1 weist ein Getriebegehäuse 2 auf, in welchem eine Getriebewelle 3 über ein Wälzlager 4 abgestützt ist. Die Getriebewelle 3 ist bevorzugt als Vorgelegewelle ausgebildet, wie sie in 1 der DE 10 2008 005 239 A1 dargestellt ist. Die Vorgelegewelle 3 ist somit mit der Abtriebswelle des Fahrzeuges verbunden und dreht damit auch, wenn der Fahrzeugmotor steht, das Fahrzeug jedoch bewegt wird. Auf die Abtriebs- bzw. Vorgelegewelle 3, welche aus dem Getriebegehäuse 2 herausragt, ist ein Abtriebsflansch 5 aufgesteckt, welcher durch eine Steckverzahnung 6 mit der Vorgelegewelle 3 drehfest verbunden ist. Der Abtriebsflansch 5 weist einen hülsenförmigen Teil 5a, auch Hülse 5a genannt, auf, welche sich am Innenring 4a des Wälzlagers 4 abstützt. Der Abtriebsflansch 5 ist auf der Vorgelegewelle 3 über eine Sicherungsmutter 7 axial fixiert. Auf der Hülse 5a ist eine Ölpumpe 8 angeordnet, welche ein Pumpengehäuse 9 und ein Pumpenrad 10 aufweist. Das Pumpenrad 10 wird auch als Antriebselement 10 der Ölpumpe 8 bezeichnet. Das Pumpengehäuse 9, welches durch eine Abdeckscheibe 9a stirnseitig abgeschlossen wird, ist einerseits gegenüber einem axialen Anschlag in Form einer Schulter 11 des Getriebegehäuses 2 und andererseits gegen eine Tellerfeder 12 abgestützt, welche ihrerseits zwischen dem Außenring 4b des Wälzlagers 4 und dem Getriebegehäuse 2 eingespannt ist. Durch die Tellerfeder 12 wird das Pumpengehäuse 9 von Axialkräften der Vorgelegewelle 3 entkoppelt, da die Axialkräfte über den Innenring 4a und den Außenring 4b direkt in das Getriebegehäuse 2 eingeleitet werden. In die äußere Umfangsfläche der Hülse 5a sind in Axialrichtung der Getriebewelle 3 verlaufende Längsnuten 13 eingearbeitet, in welchen als Kugeln 14 ausgebildete Mitnahmeelemente angeordnet und aufgenommen sind. Die Kugeln 14 sind in einem Käfigring 16 gehalten und in axialer Richtung fixiert.
2 zeigt einen Radialschnitt durch die Pumpenanordnung. Das Pumpenrad 10 weist eine Bohrung mit Längsnuten 15 auf, in welchen die Kugeln 14 aufgenommen sind. Andererseits sind die Kugeln 14, welche gleichmäßig über den Umfang verteilt sind, in den Längsnuten 13 der Hülse 5a gehalten, sodass sich eine formschlüssige Mitnahmeverbindung zwischen Hülse 5a und Pumpenrad 10 ergibt. Das Pumpenrad 10 ist über die Kugeln 14 gegenüber der Hülse 5a und damit gegenüber der Getriebewelle 3 zentriert. Gleichzeitig ist eine axiale Beweglichkeit der Hülse 5a und des Abtriebsflansches 5 (vgl. 1) gegeben. Axialkräfte werden also weder auf das Pumpenrad 10 noch auf das Pumpengehäuse 9 übertragen. Das Pumpenrad 10 läuft in einer exzentrisch zur Getriebewelle 3 angeordneten Aufnahmebohrung um, sodass sich ein sichelförmiger Spalt 19 ergibt. Auf dem Außenumfang weist das Pumpenrad 10 Längsnuten 17 mit etwa halbkreisförmigen Querschnitten auf, in welchen Rollenkörper 18 aufgenommen sind. Die Rollenkörper 18 werden bei Rotation des Pumpenrades 10 – ähnlich den Flügeln einer Flügelzellenpumpe – durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrückt und bewirken ein Ansaugen und Verdrängen von Öl in dem sichelförmigen Spalt 19 zwischen Pumpengehäuse 9 und Pumpenrad 10. Der Zu- und Abfluss des Öls ist nicht dargestellt und kann radial oder axial erfolgen.
Wie bereits erwähnt, ist die Pumpe 8 auf einer als Vorgelegewelle 3 ausgebildeten Getriebewelle, welche gleichzeitig Abtriebswelle ist, angeordnet. Dadurch läuft die Pumpe 8 mit, wenn der Motor steht, aber das Fahrzeug in Bewegung ist. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, die Ölpumpe 8 auf anderen Getriebewellen, z. B. einer Antriebswelle oder einer Ritzelwelle, wie sie im eingangs genannten Stand der Technik dargestellt und beschrieben sind, anzuordnen. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Anordnung der Ölpumpe 8 und deren Antrieb auch als Zusatzpumpe zu einer konventionellen Hauptpumpe verwendet.
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Ölpumpe 8 auf einer Getriebewelle 3 eines Doppelkupplungsgetriebes angeordnet. Möglich ist jedoch auch die Anordnung auf einer Getriebewelle eines Automatgetriebes mit hydrodynamischem Wandler oder eines anderen Getriebes.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
2: Getriebegehäuse
3: Getriebewelle
4: Wälzlager
4a: Innenring
4b: Außenring
5: Abtriebsflansch
5a: Hülse
6: Steckverzahnung
7: Sicherungsmutter
8: Ölpumpe
9: Pumpengehäuse
9a: Abdeckscheibe
10: Pumpenrad
11: Schulter
12: Tellerfeder
13: Längsnut
14: Kugel
15: Längsnut
16: Käfigring
17: Längsnut
18: Rollenkörper
19: Sichelspalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19545437 A1 [0002]
DE 102006043047 A1 [0003]
DE 102008005239 A1 [0003, 0003, 0019, 0019]

Claims

Anordnung einer Ölpumpe (8) und ihres Antriebes in einem ein Getriebegehäuse (2) und mindestens eine Getriebewelle (3) aufweisenden Getriebe (1), wobei die Ölpumpe (8) koaxial zu der mindestens einen Getriebewelle (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (8) auf der mindestens einen Getriebewelle (3) angeordnet und durch diese antreibbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (8) ein Antriebselement (10) aufweist, welches über mindestens ein Mitnahmeelement (14) mit der mindestens einen Getriebewelle (3) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Mitnahmeelement als Wälzkörper (14) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper als Kugel (14) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (10) eine Bohrung aufweist, in welcher Längsnuten (15) angeordnet sind, welche die Mitnahmeelemente respektive die Kugeln (14) teilweise aufnehmen.
Anordnung nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der mindestens einen Getriebewelle (3) Längsnuten angeordnet sind, welche die Mitnahmeelemente, respektive Kugeln (14) jeweils teilweise aufnehmen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Getriebewelle (3) eine Buchse (5a) umfasst, welche auf die mindestens eine Getriebewelle (3) aufgeschoben und drehfest mit ihr verbunden ist, und dass auf der Buchse (5a) Längsnuten (13) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (14) in einem Käfigring (16) aufgenommen sind, welcher sich radial an der mindestens einen Getriebewelle (3) oder der Buchse (5a) abstützt.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (5a) Teil eines Abtriebsflansches (5) ist, welcher drehfest mit der Getriebewelle (3) verbunden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement der Ölpumpe (8) als Pumpenrad (10) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe als Rollenzellenpumpe (8) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (8) ein Pumpengehäuse (9) aufweist, welches im Getriebegehäuse (2) abgestützt ist, oder das Pumpengehäuse (9) Teil des Getriebegehäuses (2) ist.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (9) über ein federndes Element, insbesondere eine Tellerfeder (12) gegenüber dem Getriebegehäuse (2) abgestützt ist.
Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölpumpe (8) neben einem Lager (4) der Getriebewelle (3) angeordnet und die Tellerfeder (12) zwischen dem Lageraußenring (4b) und dem Getriebegehäuse (2) eingespannt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Getriebewelle als Getriebeantriebswelle oder Getriebeabtriebswelle und/oder als Vorgelegewelle (3) ausgebildet ist.